베르누이식 응용 [단조실험 레포트]

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오늘은 해피캠퍼스에서 발췌한 “베르누이식 응용 [단조실험 레포트]” 내용을 정리하여 알려드립니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Apparatus & Reagents
4. Results
5. Discussion
6. Reference

 

본문내용일부

먼저 벤치의 Flow control valve를 닫고, 벤치의 펌프 전원을 켠다. Sump tank에 물을 채우고 Flow meter를 통해 벤츄리관까지 일정한 유량을 공급해주게 된다. 그리고 벤치의 Flow control valve와 벤츄리관의 Flow control valve(K)로 유량과 압력을 조절해 마노미터로 관찰하기 용이하도록 수두의 높이차를 커지게 했다. 이렇게 각각 다른 유속으로 총 3회에 걸쳐 실험을 진행했다. 이때 유속을 변화시킬 때 주의할 점은 만약 마노미터와 벤츄리관에 기포가 있다면 관을 톡톡 치거나 밸브를 통해 유량을 조절하여 기포를 모두 없애 기포의 영향을 받지 않도록 한다. 또한 만약 물을 너무 많이 흘려줘서 마노미터의 높이차가 발생하지 않았다면, 마노미터 뱅크(D)에 부착된 공기 밸브(E)를 여닫아 water head의 높이를 관찰하기 좋게 조절했다.
이렇게 유량을 조절하면 벤츄리관 각 지점마다 압력 차이가 발생하는데, 그 지점의 마노미터 수두의 높이를 읽어 Static Head를 읽는다. 동시에 일정시간 흐르는 유량을 벤치에서 1000mL 실린더를 이용해 측정했다. 유량(Q)을 측정하면 각 마노미터의 직경(A)를 통해 유속(V), 이를 통한 Velocity Head(VH)를 구할 수 있다. 그리고 벤츄리관 내부에 가는 관이 존재하는데, 이를 Total head probe(F)라 한다. Total Head probe의 끝부분을 유로 중심선 상 tap point까지 조심히 밀어넣은 후에 tap point에서의 마노미터 수두 높이를 읽을 수 있었다.
Total Head의 값은 다음과 같은 세가지 방법을 이용하여 계산하고 측정할 수 있었는데, 각 방법마다 값이 다르게 나왔기 때문에 total head의 값을 비교해 베르누이 식을 증명할 수 있었다.
① 유량을 통해 계산한 결과, 벤츄리관의 유로가 넓어질수록 유속이 느려졌다. 이때 벤츄리관 내부는 모든 구간의 일정한 유량(Q)을 보이기 때문에, 면적이 넓어질수록 유체가 분산되기 때문에 면적당 유량이 적어지는 것이다.

 

참고문헌

경계층 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
Warren L. McCabe 외 2명, McCabe의 단위조작 7th, McGraw-Hill Education, pp.75-77 (2017)
Warren L. McCabe 외 2명, McCabe의 단위조작 7th, McGraw-Hill Education, p190 (2017)
[What is Differential Pressure Flow meter ? - InstrumentationTools
[오리피스 플레이트 - 위키백과 (wikipedia.org)]
[흐름 노즐 - 응용 프로그램, 장점 및 단점 | 메콜릭 (mecholic.com)]
[마하 수 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)]
고층 빌딩들이 만드는 초강풍! '벤투리 효과' | 삼성디스플레이 뉴스룸 (samsungdisplay.com)

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